JP2015074002A - 内部加工層形成単結晶部材およびその製造方法 - Google Patents
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まず、第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態で、レーザ集光手段により単結晶部材10の被照射面(被照射側の表面)からレーザ光を集光して内部に加工層21を形成していくことを説明する模式的鳥瞰図である。図2は、レーザ光の照射により単結晶部材10の内部に加工層21を形成して内部加工層形成単結晶部材を形成することを説明する模式的断面図である。図3は、本実施形態で製造された内部加工層形成単結晶部材20の断面構造を説明する模式的側面断面図である。図4は、本実施形態で、内部加工層形成単結晶部材を製造することを説明する側面図であり、本実施形態におけるレーザ加工装置の一例の全体図も示している。図5(a)および(b)は、それぞれ、本実施形態で、集光器から出射したレーザ光によって単結晶部材に加工層を形成することを説明する模式的平面図および模式的側面断面図である。
本実施形態で製造する内部加工層形成単結晶部材20は、パルス状のレーザ光Bを単結晶部材10の被照射面20tから集光することで、この被照射面20tと離間しかつこの被照射面20tと平行に延在する加工層21と、その加工層21の両面側に隣接する非加工層22とを有する。
以下、本実施形態をより詳細に説明する。本実施形態では、図4に示すように、レーザ加工装置は、レーザ発振器71、回折光学素子72、凸レンズ74、集光器78を順次備え、また、XYステージ80を備えている。集光器78は複数のレンズが組み合わされた組レンズとなっており、集光性能が高くされている。
以下、本実施形態で内部加工層形成単結晶部材10を製造することについて説明する。本実施形態では、単結晶部材10をXYステージ上に載置し、真空チャック、静電チャックなどでこの単結晶部材10を保持する。そして、XYステージで単結晶部材10をX方向やY方向に移動させることで、レーザ集光手段(回折光学素子72、凸レンズ74、および、集光器78)と単結晶部材10とを、単結晶部材10の被照射面20tに平行に相対的に移動させながらレーザ光Bを照射することで、単結晶部材10の内部に集光したレーザ光Bによって加工層21を形成する。
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態では、レーザ光をビーム状に分割する回折光学素子72に代えて、レーザ光をライン状にする回折光学素子(DOE、図示せず)を用いる。
本発明者は、以下の条件で実験を行い、得られた内部加工層形成単結晶部材の評価を行った。
1)厚さ: 625μm
2)大きさ : φ150mm
3)結晶方位 :(100)
レーザ発振器 : YAGパルスレーザ発振器
1)波長:1064nm
2)モード : シングルモード
3)パルス幅 : 120nm
ビームスプリッタ
1) 分岐ビーム数 : 6
加工条件 1)分岐ビーム加工ピッチ p: 2.0μm
k: 2.0μm
2)加工オフセット w: 8.0μm
3)分岐ビームパワー : 表1に示すパワー
1)分岐ビームの焦点を試料ウエハ表面となるように集光器の高さ位置を調整する。
2)次に、その位置から集光器高さを試料ウエハ方向に80μm加工させ、分岐ビーム焦点を試料ウエハ内部に移動する。
3)上記加工条件で、φ150mmウエハ内部の100mm×100mmの部分にレーザを照射した。
4)この試料を2個作成した。
5)1個の試料を使用して、レーザ照射部分の1辺をダイシングにより切り出し、加工層を露出させ、50箇所の加工層の位置の差を共焦点レーザ顕微鏡(機種名:OLS−4000 オリンパス(株)製)により測定したところ、3μm以下であった。なお、加工層位置の測定結果を表2に示す。表2では、ウエハのレーザ照射面側の表面を基準にした測定結果を示している。
6)残りの1試料からレーザ照射領域部分を、ダイシングにより切り出した。その切り出したウエハは、切り出した状態で応力を負荷させることなく加工層で2枚に分断、剥離することができた。
7)剥離したウエハの表面粗さを非接触三次元測定装置(PF−60:三鷹光器(株)製)で測定した結果、表面粗さRa=2.8μmであった。
20 内部加工層形成単結晶部材
20t 被照射面
21 加工層
21c 変質部
21s 加工痕
22 非加工層(非加工部)
72 回折光学素子(ビームスプリッタ、レーザ集光手段)
74 凸レンズ(凸レンズ、レーザ集光手段)
78 集光器
82 集光レンズ群
91 変質部
B レーザ光
BD レーザ光
Claims (4)
- ビームスプリッタの機能を有する回折光学素子が設けられたレーザ集光手段を介してレーザ光を単結晶部材の被照射面から照射しつつ、前記単結晶部材と前記レーザ集光手段とを相対的に移動させることで、前記単結晶部材内部に形成された加工層と、
前記加工層の両面側にそれぞれ隣接する非加工部と、
を備え、
前記加工層には、レーザ光の集光によって形成された変質部が配列され、
各変質部は、前記回折光学素子で分割されてなる複数のレーザ光がそれぞれ集光したことによる複数の加工痕からなることを特徴とする内部加工層形成単結晶部材。 - 各変質部では、前記加工痕が一方向に連なっていることを特徴とする請求項1記載の内部加工層形成単結晶部材。
- レーザ光を集光するレーザ集光手段を介してレーザ光を単結晶部材の被照射面から照射しつつ、前記単結晶部材と前記レーザ集光手段とを相対的に移動させることで、前記単結晶部材内部に加工層を形成して前記単結晶部材を内部加工層形成単結晶部材とする内部加工層形成単結晶部材の製造方法であって、
前記レーザ集光手段に、ビームスプリッタの機能を有する回折光学素子を設け、
該回折光学素子で分割された複数のレーザ光を前記単結晶部材に照射してそれぞれ前記単結晶部材内部に集光することで前記加工層を形成することを特徴とする内部加工層形成単結晶部材の製造方法。 - 前記回折光学素子で分割された複数のレーザ光を集光する集光器を用いて前記単結晶部材内部に集光することを特徴とする請求項3記載の内部加工層形成単結晶部材の製造方法。
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